• 開機啟過程

• POST—>BOOT SEQUENCE—> BOOTLOADER—>KERNEL + INITRAMFS(INITRD)—>ROOTFS—>/sbin/init

• POST:加電自檢

  • 當開機按下電源按鈕後，計算機開始加電，主板上的BIOS或UEFI基本輸入輸出程序開始對硬件進行檢查，檢查內存，CPU等等吧，當檢測到錯誤的時候機器會中斷或者啟動不了，這個做過電腦維護的人都知道，內存氧化可導至開不了機，還有的機器如果沒插鼠標鍵盤自檢也不會通過卡在那裏了，不會繼續往下走。

• Boot sequence：選擇引導順序

  • 當自檢通過後，接著就要選擇引導介質或方式，是通過光盤啟動，硬盤啟動，網絡啟動，還是U盤啟動，這些也是在BIOS中設定的，所以設定的第一啟動項是哪個就從那個開始引導，這個裝過WINDOWS的都很熟悉了。

• Bootloader：引導加載器

  • 確定引導介質後便開始從介質中裝載引導程序如grub2,這個是一個微小程序，我們知道MBR引導記錄大小為512字節，其中前446個字節就是Bootloader,主要用來引導用戶選擇要啟動的系統或不同的內核版本，把用戶選定的內核裝載到RAM中的特定空間中，解壓，展開，而後把系統控制權移交給內核。

  • grub2就是Linux中Bootloader程序，由於MBR記錄限制，所以grub2分為兩個部分：

  • 1.在MBR引導記錄中，大小為446字節，主要功能是引導啟動介質的grub主體文件

  • 2.partition,/boot/grub[2],此為grub的主體。

• KERNEL + INITRAMFS(INITRD)—>ROOTFS ：加載內核

  • 這時候kernel開始初始化，探測可識別的硬件設備，加載硬件啟動程序。以只讀方式加載根文件系統

  • kernel在內存中加載時，為了模擬系統環境，會生成一個ramdisk文件，來進行下一步操作，等到加載到真正的根文件系統時，就會退出ramdisk，切換到真正的根文件系統中去。

  • ramdisk：內存上臨時虛擬的系統

  • ramdisk(虛擬磁盤，雙緩沖，雙緩存）----> ramfs（虛擬文件系統）

  • centos5:initrd

  • 工具程序：mkinitrd

  • centos6,7:initramfs

  • 工具程序：dracut,mkinitrd

• /sbin/init：運行用戶空間的第一個應用程序

  • init:

  • Centos 5: SysV init 配置文件：/etc/inittab

  • Centos 6: Upstart 配置文件：/etc/inittab;/etc/init/*.conf(主要）

  • Centos 7: systemd 配置文件：/etc/systemd/system;/usr/lib/systemd/system

• 至此，內核空間就已經啟動完畢，內核啟動完成接著開始啟動用戶態啟動過程。systemd是個守護進程，pid號為1,後面所有啟動的服務或進程都是systemd的子進程及子進程的子進程。

• 那麽用戶態的啟動順序又是什麽樣的呢？

  • 設置默認允許級別—>初始化腳本，完成系統初始化--->關閉及啟動對應級別下的服務----->設置登錄終端----->[啟動圖形終端]

• Systemd新特性：

  • 系統引導時實現服務並行啟動，沒有順序之分

  • 按需激活進程

  • 支持系統狀態快照

  • 基於依賴關系定義服務控制邏輯

• 關鍵特性：

  • 基於socket的激活機制：socket與服務程序分離；按需激活程序或服務，可並行啟動

  • 基於bus的激活機制：

  • 基於device的激活機制：當某個硬件設備變得可用時就可激活某設備

  • 基於path的激活機制

  • 系統快照：保存各unit的當前狀態信息於持久存儲設備中

  • 向後兼容sysv init腳本

• 不兼容：

  • systemctl命令固定不變，非由systemd啟動的服務，systemctl無法與之通信

• 核心概念：unit

  • 配置文件進行標識和配置，文件中主要包含了系統服務，監聽socket，保存的系統快照以及其它與init相關的信息，保存至：

  • /usr/lib/systemd/system

  • /run/systemd/system

  • /etc/systemd/system

• unit的類型

  • Service unit：文件擴展名為.service 無需執行權限，用於定義系統服務

  • Target unit：文件擴展名為.target,用於模擬實現“運行級別”

  • Device unit：文件擴展名為.device,用於定義內核識別的設備

  • Mount unit：文件擴展名為.mount,定義文件系統掛載點

  • Socket unit：文件擴展名為.socket,用於標識進程間通信用的socket文件

  • Snapshot unit：文件擴展名為.snapshot,管理系統快照

  • Swap unit：文件擴展名為.swap,用於標識swap設備

  • Automount unit：文件擴展名為.automount,文件系統的自動掛載點

  • Path unit：文件擴展名為.path,用於定義文件系統中的一個文件或目錄

• 管理系統服務

  • 啟動：systemctl start name.service

  • 停止：systemctl stop name .service

  • 重啟：systemctl restart name.service

  • 重載：systemctl reload name.service

  • 條件式重啟：systemctl try-restart name.service

  • 查看某服務當前是否運行：systemctl is-active name.service

  • 查看所有已經激活的服務：systemctl list-units –type service systemctl list-units –type service –-all

  • 開機自啟動：systemctl enable name.service

  • 開機不啟動：systemctl disable name.service

  • 查看所有服務開機自啟動狀態：systemctl list-unit-files –-type service

  • 查看服務是否開機自啟：systemctl is-enabled name.service

  • 查看服務的依賴關系：systemctl list-dependencies name.service

  • 禁止設定為開機自啟：systemctl mask name.service

  • 取消禁止設定為開機自啟：systemctl unmask name.service

• Target units:（模擬運行級別）

  • unit配置文件，以.target後輟名結尾

  • 關機：runlevel0.target,poweroff.target

  • 救援：runlevel1.target,rescue.target

  • 多用戶：multi-user.target

  • 圖形：graphical.target

  • 重啟：reboot.target

  • 級別切換：systemctl isolate name.target

  • 查看級別：systemctl list-units –-type target systemctl get-default

  • 設置級別：systemctl set-default name.target

  • 切換至緊急救援模式：systemctl rescue

  • 切換至emergency模式：systemctl emergency(服務不加載不啟動，驅動不加載，更徹底）

• 其它常命令

  • 關機：systemctl halt,systemctl poweroff

  • 重啟：systemctl reboot

  • 掛起：systemctl suspend

  • 快照：systemctl hibernate

  • 快照並掛起：systemctl hybrid-sleep

• 常規啟動流程

用粗體下劃線標識的目標單元經常被用作啟動目標。有兩種方法可以指定啟動目標：
(1)使用 systemd.unit= 內核命令行參數(參見systemd手冊)；

(2)使用 default.target 軟連接。
因為 timers.target 以異步方式包含在 basic.target 中，所以 timer 單元可以依賴於在 basic.target 之後才啟動的服務。

local-fs-pre.target
|
v
(各個 mounts 與 (各個 swap (各個加密塊設備
fsck services) devices) devices) (各個底層服務 (各個底層API虛擬
| | | services: udevd, 文件系統 mounts:
v v v tmpfiles, random mqueue, configfs,
local-fs.target swap.target cryptsetup.target seed, sysctl ...) debugfs ...)
| | | | |
\__________________|_________________ | ___________________|____________________/
\|/
v
sysinit.target
|
____________________________________/|\________________________________________
/ | | | \
| | | | |
v v | v v
(各個 timers) (各個 paths) | (各個 sockets) rescue.service
| | | | |
v v | v v
timers.target paths.target | sockets.target rescue.target
| | | |
v \_________________ | ___________________/
. \|/
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
basic.target
|
____________________________________/| emergency.service
/ | | |
| | | v
v v v emergency.target
display- (圖形界面所必須 (各個系統服務)
manager.service 的各個系統服務) |
| | v
| | multi-user.target
| | |
\_________________ | _________________/
\|/
v
graphical.target

• initrd 啟動流程

basic.target
| emergency.service
______________________/| |
/ | v
| sysroot.mount emergency.target
| |
| v
| initrd-root-fs.target
| |
| v
v initrd-parse-etc.service
(各個自定義的 |
initrd services) v
| (sysroot-usr.mount 以及
| fstab 中帶有 x-initrd.mount
| 標記的各個掛載點)
| |
| v
| initrd-fs.target
\______________________ |
\|
v
initrd.target
|
v
initrd-cleanup.service
(使用 isolates 啟動 initrd-switch-root.target)
|
v
______________________/|
/ v
| initrd-udevadm-cleanup-db.service
v |
(各個自定義的 |
initrd services) |
\______________________ |
\|
v
initrd-switch-root.target
|
v
initrd-switch-root.service
|
v
切換到主機上的操作系統

• 關機流程

systemd 系統在關機時同樣遵循固定的流程，具體如下圖

(與所有系統服務互斥) (與所有文件系統 mounts, swaps, cryptsetup devices 互斥)
| |
v v
shutdown.target umount.target
| |
\______________________ _____________/
\ /
v
(各個底層 services)
|
v
final.target
|
_____________________________________/ \_________________________________
/ | | \
| | | |
v v v v
systemd-reboot.service systemd-poweroff.service systemd-halt.service systemd-kexec.service
| | | |
v v v v
reboot.target poweroff.target halt.target kexec.target

用粗體下劃線標識的目標單元經常被用作關機目標。

本文出自 “實踐出真知” 博客，請務必保留此出處http://m51cto.blog.51cto.com/53087/1958856

centos7的啟動過程